Все дипломы > Медицина > Добавить в закладки
Коллеги автора


Оставь голос:
Вы следите за научными мировыми открытиями?
Изредка о чем-то узнаю
Внимательно слежу
Нет - мне не интересно


Процитируем:
...« Приведена терминология, используемая в биосенсорном анализе. Дано краткое определение типам преобразователей, составляющих основу биосенсоров. Представлены характеристики био»...
подробнее

Медицина


Часто просматривают следующие страницы:


Френсис Бекон:

"Невежды презирают науку, необразованные люди восхишаются ею, тогда как мудрецы пользуются ею"



В заключение отметим, что мембранный метод анализа, характеризующийся предварительной сорбцией клеток на носитель, значительно упрощает процедуру иммуноанализа. Возможность быстрой смены мембран на ПТ позволяет измерять значительное количество образцов за короткие промежутки времени. Так, в среднем, измерение серии из 10 мембран занимает около 2-х часов. Метод может быть использован при разработке относительно простых, портативных приборов для иммунодетекции бактериальных культур. Рассмотренная схема анализа представляется перспективной для проведения экспресс-оценок содержания микроорганизмов в образцах водных сред, поскольку позволяет использовать простую аппаратуру для измерений и обеспечивает нижний предел детекции не ниже, чем 105 клеток/мл.

4.1.2.2. Светоадресуемые потенциометрические сенсоры – основа многоканальных биоаналитических систем. Регистрация множественных биохимических реакций.

Стремление повысить качество биосенсорной детекции (увеличить точность, чувствительность, создать многоканальные сенсоры) ведет к поиску новых типов преобразователей, которые используются для иммобилизация и регистрации сигналов биоматериала. До недавнего времени ионселективный (как правило рН-чувствительный) полевой транзистор был единственным полупроводниковым преобразователем, составляющим основу потенциометрических биосенсоров. Светоадресуемый потенциометрический сенсор (СПС) или LAPS в оригинальной транскрипции (Light-Addressable Potentiometric Sensor) появился в результате дальнейшего развития идеи создания устройств на основе принципа управления параметрами полупроводника внешним электрическим полем. Этот тип преобразователя предложен калифорнийской компанией Molecular Devices Corporation (США) в 90-х годов 20-го века. Необходимым условием такого измерения является локальное освещение кремния видимым или ИК-светом. Была продемонстрирована многоканальность СПС - возможность одновременной регистрации биохимических реакций, протекающих в отдельных зонах иммобилизованных на поверхности сенсора ферментов. СПС обладает высокой потенциометрической стабильностью - так, дрейф поверхностного потенциала при неизменных внешних условиях не превышает 0.4 мВ/час, что соответствует около 0.006 рН/час. Кроме того, СПС позволяет производить измерения в малых, порядка нескольких микролитров, объемах, что значительно снижает влияние объемной составляющей буферной емкости измеряемого раствора.

Рис. 4.1.29. Схематическое представление структуры и включения в измерительную цепь светоадресуемого потенциометрического сенсора.

Рис. 4.1.30. Зависимость фототока от рН буферного раствора.

В данном разделе рассматривается принцип функционирования СПС и примеры использования его как основы биосенсоров. Конструктивно СПС может быть представлен кремниевой пластиной с проводимостью p- или n- типа (в данном случае рассматривается кремний n- типа) – рис. 4.1.29. В целом структура аналогична электронной структуре МДП – "металл-диэлектрик-полупроводник" с той лишь разницей, что вместо металла проводящей средой является электролит, в который погружают СПС; кроме того, за исключением областей "исток", "сток", структура СПС аналогична структуре ион-селективного ПТ, функционирование которого рассматривалось выше. Сенсор изготавливают методом планарной технологии. В качестве диэлектрика используют рН-чувствительные окислы, например, Та2О5. Пятиокись тантала толщиной 80 нм создают термическим окислением металлического тантала, напыляемого на слой SiO2 толщиной 70-80 нм. SiO2 получают термическим окислением кремния при 9500 С. Для обеспечения омического контакта с кремниевой подложкой на тыльную сторону кристалла напыляют алюминий. По алюминию фотолитографией формируют окно (диаметр около 4.0 мм; зависит от общих размеров сенсора) для облучения кремния. Импульсное облучение производят видимым красным или ИК светом, для чего используют лазеры или светодиоды. Частота освещения подбирается при оптимизации параметров сенсора и может варьировать от 1 до 10 кГц. Напряжение смещения (Uсм) подается с помощью электрода сравнения, находящегося в растворе. При импульсном освещении кремния во внешней цепи возникают импульсы тока, обусловленные генерацией пар "электрон-дырка". В основе функционирования сенсора лежит зависимость генерируемого в полупроводнике тока при его освещении от поверхностного потенциала, возникающего на границе "электролит-диэлектрик".

Принцип функционирования СПС. Блок-схема одного из возможных вариантов формирования прибора на основе СПС- сенсора приведена на рис. 4.1.31. На рис. 4.1.32. показана измерительная кювета и упрощенная эквивалентная электрическая схема СПС. В основе функционирования сенсора лежит зависимость генерируемого в полупроводнике тока при его освещении от поверхностного потенциала, возникающего на границе "электролит-диэлектрик". Прибор позволяет производить регистрацию вольтамперных характеристик (ВАХ) – рис.4.1.30, вид которых необходим для выбора рабочей точки на линейном участке зависимости тока от потенциала смещения Uсм; в однократном либо периодическом режимах прибор производит регистрацию возникающего на границе "раствор-диэлектрик" химического потенциала Vхим, обусловленного рН-чувствительностью диэлектрика и алгебраически суммирующегося с потенциалом смещения Uсм (Vхим является аналогией потенциала р-р – мембрана в уравнениях (4.1.4) и (4.1.5)); позволяет производить регистрацию зависимости фототока от времени при заданном Uсм.

Рис. 4.1.31. Блок-схема устройства для измерения сигналов СПС. Обозначения: 1 - кюветная часть, содержащая СПС (а) кремний, n-тип; б) композиционный диэлектрик SiO2-Ta2O5; в) электролит; г) электрод сравнения, Ag/AgCl; д) омический контакт к полупроводнику; е) светодиод); 2 - генератор линейного напряжения; 3 - приемный усилитель; 4 - блок детектирования; 5 - усилитель постоянного тока; 6 - компаратор; 7 - блок цифровой индикации результата измерений; 8 - внешний подключаемый ХУ-регистратор (самописец); 9 - генератор импульсов для светодиода.

Прибор содержит кюветную (на рис. 4.1.31 обведена пунктиром) и измерительную части. Кювета выполнена из пластика и состоит из двух разъемных частей А и Б (рис. 4.1.32). Кремниевая пластина через уплотняющее резиновое кольцо прижимается к окну измерительной ячейки, которая заполняется исследуемым электролитом (часть Б). В качестве электрода сравнения используется Ag/AgCl электрод. Светодиод вмонтирован в подвижную оправу, находящуюся в части А кюветы и позволяющую регулировать интенсивность освещения сенсора за счет изменения расстояния от светодиода до пластины. При измерениях раствор в ячейке перемешивается магнитной мешалкой. Подача и смена растворов в ячейке производится с помощью перистальтического насоса. Для снижения внешних световых помех кювета защищена внешним светонепроницаемым корпусом.


Главы - параграфы


Так говорят:
Я и в школе химию особенно не понимала, и теперь-т...
Автор: коля
Биосенсорный метод анализа химических соединений в...
Автор: Иришка
Ну что я могу сказать? :) От одного только выражен...
Автор: ираида
Только что дочитал последнюю главу. Вообще замечат...
Автор: паша
Данное учебное пособие содержит так много хорошего...
Автор: ромка


Наука России - Наше будущее!